近日，郑州大学河南先进技术研究院许群教授课题组以“Two-dimensional material nanofiltration membranes: from fundamental understandings to rational design”为题，在国际顶尖期刊《Advanced Science》上发表了关于二维材料纳滤膜机理研究的综述文章，对二维纳滤膜的发展前景做出展望并提出了理性设计思路。郑州大学材料学院硕士研究生刘晓鹏及化工学院讲师张凌为该文章的共同第一作者，郑州大学河南先进技术研究院崔鑫炜教授、许群教授以及加拿大阿尔伯塔大学曾宏波教授为本文的共同通讯作者，文章得到了包括国家自然科学基金、郑州大学青年拔尖人才等多个项目的支持。

由二维材料自组装而成的二维纳滤膜，具有高水通量、高离子选择性以及抗溶胀性强等特点，在城市污水处理、海水淡化等领域受到了广泛的关注。前期本领域的综述文章主要总结了各种二维材料在水处理上的应用性能，而本文着重关注了二维纳滤膜区别于其他纳滤膜最根本的微观机理：二维纳米限域效应，系统地总结了由于限域效应而产生的与宏观条件下完全不同的现象和规律，具体包括：1）由二维限域中的超强毛细力所生产的二维水晶体；2）高出传统扩散传输几个数量级的超快水分子传输以及离子渗透速度；3）离子脱溶剂化控制；4）离子-库伦阻塞现象；5）二维限域层间离子-离子耦合现象等；以及这些现象对于水分子及离子限域传输规律的影响。基于这些令人着迷的现象，本文继续深入总结了近期关于二维纳滤膜的最新材料和结构设计及其与性能的构效关系，提出了二维纳滤膜未来的发展方向和理性设计思路。作者认为此类纳米限域效应的理论研究结果不仅对于水处理领域，未来对于渗透压发电、离子液体场效应晶体管、电化学储能等交叉领域的发展都将起到非常重要的指导意义。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202102493